教科版必修2 第4章 第3节 势能 课件（39张）.ppt

第3节势能 阅读教材第64 66页 重力势能 部分 知道重力势能的表达式 体会重力做功与重力势能变化的关系 1 重力势能 物体由于位于高处而具有的能量 2 表达式 ep 单位 符号 j 3 标矢性 重力势能是 只有大小 没有方向 一 重力势能 mgh 焦耳 标量 4 重力做功与重力势能变化的关系 1 表达式 wg ep 2 两种情况 当物体从高处运动到低处时 重力做 重力势能 即wg 0 ep1 ep2 当物体由低处运动到高处时 重力做 重力势能 即wg 0 ep1 ep2 重力做负功也可以说成物体 ep1 ep2 正功 减少 负功 增加 克服重力做功 5 重力势能的相对性 重力势能总是相对选定的 而言的 该平面常称为 ep mgh中的h是物体重心相对参考平面的高度 参考平面选择不同 则物体的高度h不同 重力势能的大小也就不同 参考平面 零势能面 思维拓展如图1所示 幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯 1 小朋友在滑梯最高点时的重力势能一定为正值吗 在地面上时的重力势能一定为零吗 2 小朋友沿滑梯下滑时 重力势能怎么变化 小朋友从最高点滑落到地面过程中重力势能的变化与参考平面的选取有关吗 图1 答案 1 不一定 若选最高点为参考平面 则小朋友在最高点的重力势能为零 在地面上的重力势能为负 2 沿滑梯下滑 小朋友的重力势能减小 重力势能的变化与参考平面的选取无关 阅读教材第66页 弹性势能 部分 了解弹性势能的概念 1 弹性势能 物体由于发生 而具有的能量 2 弹簧的弹性势能 弹簧的长度为 时 弹性势能为0 弹簧被 或被 时 就具有了弹性势能 二 弹性势能 弹性形变 原长 拉长 压缩 思维拓展下列三张图中的物体有什么共同点 有没有弹性势能 答案弓 金属圈 弹性杆在发生形变时 都会伴随着弹性势能的产生 在适当的条件下通过弹力做功将弹性势能转化为其他形式的能 阅读教材第66页 势能是系统共有的 部分 知道势能是组成系统所共有的 1 系统性弹性势能是发生弹性形变的物体上的所有质点因相对位置改变而具有的能量 因而弹性势能是整个系统所具有的 2 相对性弹性势能的大小与选定的零势能位置 填 有 或 无 关 对于弹簧 一般规定弹簧处于原长时的势能为零 三 势能是系统共有的 有 3 对于同一弹簧 伸长和压缩相同的长度时弹性势能 填 相同 或 不同 4 弹性势能与弹力做功的关系 1 关系 弹力做功是弹性势能变化的唯一量度 弹力做多少正功 弹性势能就 填 增加 或 减少 多少 弹力做多少负功 弹性势能就 填 增加 或 减少 多少 2 表达式 w弹 ep 相同 减少 增加 ep1 ep2 思考判断 1 物体只要运动 其重力一定做功 2 重力做功多少取决于物体的重力和它通过的路程 3 同一物体的重力势能ep1 2j ep2 3j 则ep1 ep2 4 在同一高度的质量不同的两个物体 它们的重力势能一定不同 5 同一弹簧伸长量不同时 弹性势能不同 6 重力势能是物体与地球共有的 弹性势能是弹力装置独有的 预习完成后 请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 1 重力势能的三性 1 标量性 重力势能是标量 只有大小 没有方向 但有正 负 重力势能正 负的含义 正 负值分别表示物体处于参考平面上方和下方 对重力势能的理解 要点归纳 2 相对性 表达式ep mgh中的h是相对于参考平面的高度 故重力势能也具有相对性 计算重力势能时必须要选取参考平面 处于参考平面上的任何物体的重力势能都为零 3 系统性 重力是地球对物体的吸引而产生的 如果没有地球对物体的吸引 就不会有重力 也不存在重力势能 所以重力势能是这个系统共同具有的 平时所说的 物体的重力势能 只是一种简化的说法 2 重力势能变化的绝对性 物体在两个高度不同的位置时 由于高度差一定 重力势能之差也是一定的 即物体的重力势能的变化与参考平面的选取无关 例1 如图2所示 桌面距地面的高度为0 8m 一物体质量为2kg 放在桌面上方0 4m的支架上 则 1 以桌面为零势能参考平面 计算物体具有的重力势能 并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少 精典示例 2 以地面为零势能参考平面 计算物体具有的重力势能 并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少 3 以上计算结果说明什么 图2 解析 1 以桌面为零势能参考平面 物体距离零势能参考平面的高度h1 0 4m 因而物体具有的重力势能ep1 mgh1 2 9 8 0 4j 7 84j 物体落至地面时 物体的重力势能ep2 mgh2 2 9 8 0 8 j 15 68j 因此物体在此过程中重力势能减少量 ep ep1 ep2 7 84j 15 68 j 23 52j 2 以地面为零势能参考平面 物体距离零势能参考平面的高度h1 0 4 0 8 m 1 2m 因而物体具有的重力势能ep1 mgh1 2 9 8 1 2j 23 52j 物体落至地面时重力势能ep2 0 在此过程中物体重力势能减少量 ep ep1 ep2 23 52j 0 23 52j 3 通过上面的计算可知 重力势能是相对的 它的大小与零势能参考平面的选取有关 而重力势能的变化是绝对的 它与零势能参考平面的选取无关 其变化值与重力对物体做功的多少有关 答案 1 7 84j23 52j 2 23 52j23 52j 3 见解析 1 计算物体的重力势能 必须首先选定零势能面 2 零势能面以下的重力势能均为负值 号代表重力势能的大小 因此 比较大小时 一定要带着 号进行比较 针对训练1 下列关于重力势能的说法正确的是 a 物体的位置一旦确定 它的重力势能的大小也随之确定b 物体与零势能面的距离越大 它的重力势能也越大c 一个物体的重力势能从 5j变化到 3j 重力势能增加了d 在地面上的物体具有的重力势能一定等于零 解析物体的重力势能与参考平面有关 同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同 a错误 物体在零势能面以上 距零势能面的距离越大 重力势能越大 物体在零势能面以下 距零势能面的距离越大 重力势能越小 b错误 重力势能中的正 负号表示大小 5j的重力势能小于 3j的重力势能 c正确 只有选地面为零势能面时 地面上的物体的重力势能才为零 否则不为零 d错误 答案c 重力做功与重力势能的比较 重力做功与重力势能的变化 要点归纳 1 小球由a点运动到c点的过程中 重力做功为多少 2 重力势能减少了多少 精典示例 图3 1 判断重力做功正负的方法 若物体向上运动或有竖直向上的分位移 重力做负功 若物体向下运动或有竖直向下的分位移 重力做正功 2 重力势能的变化仅与重力做功有关 与是否受其他力及其他力是否做功无关 针对训练2 2017 吉林高一检测 多选 关于重力势能和重力做功的叙述 正确的是 a 物体克服重力做的功等于重力势能的增加量b 重力做功与路径无关 只取决于始末点的位置c 在同一高度 将某物体沿不同方向抛出 从抛出到落至同一水平地面的过程 重力势能的变化一定相等d 重力势能等于零的物体 不可能对别的物体做功 解析物体克服重力做的功等于重力势能的增加量 故a正确 重力做功与路径无关 只取决于始末点的位置 故b正确 在同一高度 将物体沿不同的方向抛出 从抛出到落地过程中 重力做的功相等 物体所减少的重力势能一定相等 故c正确 重力势能具有相对性 重力势能的大小与零势能面的选取有关 重力势能等于零的物体 可以对别的物体做功 故d错误 答案abc 1 弹性势能的产生原因 1 物体发生了弹性形变 2 物体各部分间有弹力的作用 2 影响弹簧弹性势能大小的因素 1 弹簧的劲度系数 2 弹簧的形变量 对弹性势能的理解 要点归纳 3 弹性势能表达式 1 弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系 弹簧弹力做的功等于弹性势能的减少量 或者说弹性势能的增加量等于弹簧弹力做功的负值 即w ep 2 弹簧弹力做功 如图4所示 对于弹簧弹力f与其伸长量x的关系f x图像 其与横轴所围图形 图中阴影部分 的面积就表示克服弹力所做的功 图4 精典示例 图5 答案22j2j 误区警示 理解弹力做功与弹性势能变化关系应注意的问题 1 弹力做功和重力做功一样也和路径无关 弹力对其他物体做了多少功 弹性势能就减少多少 克服弹力做多少功 弹性势能就增加多少 2 弹性势能的增加量与减少量由弹力做功多少来量度 弹性